SCHRÖDINGER mi is az élet? Rausch Péter ELTE TTK kémia-környezettan

Átírás

1 Rausch Péter ELTE TTK kémia-környezettan

2 A természettudományok nem véletlenül képeznek szerves egységet, hiszen a körülöttünk lévő világ a természet működését igyekeznek tudományos igényességgel leírni. Erwin Rudolf Josef Alexander Schrödinger ( ) osztrák Nobel-díjas fizikus, a kvantummechanika egyik atyja. Igazi természettudósként nem csak a fizika érdekelte, hanem sok minden más is. A természetet minden természettudomány más és más aspektusból közelíti meg, de természet csak egy van. Ezért bizonyos fundamentumok vizsgálatánál a matematika, a fizika és a kémia határai erősen elmosódnak, sokszor el is tűnnek. Az olyan bonyolult rendszerek tanulmányozásánál, mint a földi élet, a határok ismét homályosak: ez a biológia (rendszerek rendszere). Tehát, nem olyan nagy kontárság egy természettudós részéről, ha más témába is belefolyik.

3 Miért is? Egy kis filozófia MATEMATIKA? TERMÉSZET ÉLET TÁRS.

4 Schrödinger 1944-ben írta meg a What is Life című kis könyvét. Ebben az időben már ismeretesek voltak az öröklődés törvényei, s már sejtették, hogy a mutációk a kromoszómák anyagában bekövetkező változásokból erednek. Az öröklődéshez szükséges információ mibenlétéről azonban nem sokat tudtak. A módszer mint annyiszor egyszerű és nagyszerű volt. Három másik tudós munkája nyomán (Delbrück, Tyimofejev, Zimmer) a röntgensugárzás által keltett mutációk gyakoriságából kiszámította, hogy a röntgensugárzást alkotó fotonoknak egy ötvenmilliomod köbcentiméternyi térfogaton belüli célpontot kell eltalálnia, hogy az öröklődő változás bekövetkezzék. Ez a térfogat a molekulák mérettartományába esik, tehát az információt valamilyen módon a molekulán belül elhelyezkedő atomi csoportoknak kell hordozniuk. Ez önmagában is fantasztikus felfedezés lenne, de Schrödinger továbbment. El kezdett gondolkodni az örökítőanyag lehetséges szerkezetén, természetén:

5 Az atomok jól rendezett társulása, amely elég ellenálló ahhoz, hogy a rendezettségét állandóan megtartsa, az egyetlen elképzelhető struktúra, amely nagyszámú lehetséges elrendezésre nyújt alkalmat, s elég nagy ahhoz, hogy a bonyolult determinisztikus rendszerét kis térfogatban egyesítse. Az atomok számának a struktúrában nem is kell nagyon nagynak lennie ahhoz, hogy szinte korlátlan számú elrendezés legyen lehetséges. Ennek érzékeltetéséül gondoljunk a Morse-kódra. Két különböző jelet, a pontot és a vonást használva, négynél nem több tagot tartalmazó rendezett csoportokban harminc a különböző lehetőségek száma. Ha ponton és a vonáson kívül harmadik jelet is bevezetnénk, s tíznél nem nagyobb tagszámú csoportokat használnánk, ezzel különböző betűt tudnánk képezni nem elképzelhetetlen, hogy a miniatűr kód leírjon, egy nagyon komplikált, megadott fejlődési tervet, mely tartalmazza az annak működésbe hozásához szükséges eszközöket is.

6 Az atomok jól rendezett társulása, amely elég ellenálló ahhoz, hogy a rendezettségét állandóan megtartsa, az egyetlen elképzelhető struktúra, amely nagyszámú lehetséges elrendezésre nyújt alkalmat, s elég nagy ahhoz, hogy a bonyolult determinisztikus rendszerét kis térfogatban egyesítse. Az atomok számának a struktúrában nem is kell nagyon nagynak lennie ahhoz, hogy szinte korlátlan számú elrendezés legyen lehetséges. Ennek érzékeltetéséül gondoljunk a Morse-kódra. Két különböző jelet, a pontot és a vonást használva, négynél nem több tagot tartalmazó rendezett csoportokban harminc a különböző lehetőségek száma. Ha ponton és a vonáson kívül harmadik jelet is bevezetnénk, s tíznél nem nagyobb tagszámú csoportokat használnánk, ezzel különböző betűt tudnánk képezni nem elképzelhetetlen, hogy a miniatűr kód leírjon, egy nagyon komplikált, megadott fejlődési tervet, mely tartalmazza az annak működésbe hozásához szükséges eszközöket is.

7 Schrödinger idején már csak egy hajszál választotta el a tudósokat, hogy felfedezzék a DNS-t. Schrödinger elvi alapon, önálló mérés nélkül deduktív úton jutott helyes következtetésre, megállapítva az örökítőanyag mibenlétét. Kilenc évvel később Watson és Crick meg is határozza a DNS szerkezetét. A két csakugyan Nobel-díjas tudós számára Schrödinger adta a kezdőlökést! A DNS atomok jól rendezett társulása, amely valóban elég ellenálló. A DNS-ben is négyféle jel van (citozin, guanin, adenin és a timin), többszáz ilyen jel kódol egyetlen gént. Mindez kis térfogatban, egyetlen nagy molekulában történik, meghatározott (determinált) szerkezetben.

8 Miért jöhetett rá Schrödinger minderre? Schrödinger és más kvantummechanikával foglalkozó tudósok az anyag olyan tartományában vizsgálódtak, ahol a részecskéket akkoriban még nehezen lehetett tanulmányozni. A kutatásokat az ösztönözte, hogy atomi szinten a szokásos fizikai törvények sem teljesültek maradéktalanul, s ez új kérdéseket vetett fel. Kevés, ellentmondásokkal teli adatokból kellett egy működőképes elméletet összeállítani, hogy az adott jelenség egyáltalán értelmezhető legyen. Az örökítőanyag természetének a meghatározásakor is ugyanerre a képességre volt szükség. Schrödinger nem tudhatta, hogy az örökítőanyag miből áll és hogyan működik, egyszerűen azért, mert még nem fedezték fel a DNS-t, így a működését sem ismerhették. Csak azt fejthette meg, hogy milyennek kell lennie és hogyan kell működnie, hogy a feladatát megfelelően betöltse. Ez ahhoz az esethez hasonlítható, amikor Mengyelejev több akkor még ismeretlen elem létezését és tulajdonságait jósolta meg.

9 Felhasznált irodalom Gánti Tibor Az élet általános elmélete, Műszaki Könyvkiadó, Budapest március 31. Wikipedia március 31.